CN112198584A - 导光板 - Google Patents

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Abstract

一种导光板，导光板沿第一方向依次层叠设置有：光源、反射层、第一导光层以及第二导光层；反射层，用于反射光源发出的光线，使得反射后的光线经第一导光层和第二导光层射出；第一导光层内设置有紫外线激发发光材料，第一导光层用于对光源发出的光线进行第一次折射；光源采用紫外发光二极管，用于激发第一导光层内的紫外线激发发光材料发出可见光；第二导光层内设置有金属线栅，第二导光层用于对第一导光层射出的光线进行第二次折射；有益效果为：第一导光层内设置有紫外线激发发光材料，光源采用紫外发光二极管，紫外发光二极管可以激发第一导光层内的紫外线激发发光材料发出可见光；设置金属线栅，利于实现薄型化，也解决了背光均一性的问题。

Description

导光板
技术领域
本发明涉及显示领域，特别是涉及一种导光板。
背景技术
随着LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示面板)显示技术的蓬勃发展，LCD技术目前已广泛的应用在日常生活的各个层面中，对液晶显示模组的薄型化、轻量化要求也逐步提高。现有的液晶显示模组一般采用液晶显示面板和背光模组的架构，不仅背光模组的组装工序复杂，而且难以实现液晶显示模组的轻型化和薄型化。
因此，现有的LCD显示面板技术中，还存在着液晶显示模组组装工序复杂，且难以实现轻薄化的问题，急需改进。
发明内容
本发明涉及一种导光板，用于解决现有技术中存在着液晶显示模组组装工序复杂，且难以实现轻薄化的问题。
为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：
本发明提供的一种导光板，所述导光板沿第一方向依次层叠设置有：光源、反射层、第一导光层以及第二导光层；
所述反射层，用于反射所述光源发出的光线，使得反射后的光线经所述第一导光层和所述第二导光层射出；
所述第一导光层内设置有紫外线激发发光材料，所述第一导光层用于对所述光源发出的光线进行第一次折射；
所述光源采用紫外发光二极管，用于激发所述第一导光层内的所述紫外线激发发光材料发出可见光；
所述第二导光层内设置有金属线栅，所述第二导光层用于对所述第一导光层射出的光线进行第二次折射。
在一些实施例中，所述紫外线激发发光材料呈网点状分布在所述第一导光层的内端面，靠近所述反射层一侧。
在一些实施例中，所述紫外线激发发光材料的结构包括：第一网点结构、第二网点结构、第三网点结构以及第四网点结构。
在一些实施例中，所述第一网点结构、所述第二网点结构、所述第三网点结构以及所述第四网点结构在所述导光板的第二方向的正投影所占的面积相等；所述第一网点结构、所述第二网点结构、所述第三网点结构以及所述第四网点结构的形状或密度相异。
在一些实施例中，所述第一网点结构与所述第二网点结构的形状相同，密度相异；所述第三网点结构与所述第四网点结构的密度相同，形状相异。
在一些实施例中，所述金属线栅设置在所述第二导光层的内端面，靠近所述第一导光层的一侧；所述第一导光层沿所述第一方向的长度为第一长度H1，所述第二导光层沿所述第一方向的长度为第二长度H2，所述第一长度H1大于所述第二长度H2。
在一些实施例中，所述金属线栅沿所述第二方向平行且间隔排布，相邻的两条所述金属线栅之间具有一定的预设长度。
在一些实施例中，相邻的两条所述金属线栅之间的预设长度为第三长度H3，所述第三长度的范围为：4nm至18nm。
在一些实施例中，所述第一导光层的材料与所述第二导光层的材料相异，所述第一导光层采用玻璃基板，所述第二导光层采用氮化硅、氧化硅或是氮氧化硅中的至少一种。
在一些实施例中，所述第一导光层的折射率小于所述第二导光层的折射率。
与现有技术相比，本发明提供的一种导光板的有益效果为：
1.本发明提供的导光板，所述第一导光层内设置有紫外线激发发光材料，所述光源采用紫外发光二极管，所述紫外发光二极管可以激发所述第一导光层内的所述紫外线激发发光材料，从而获取需要波段的可见光；
2.进一步地，本发明提供的导光板，在所述第二导光层内设置有金属线栅，所述金属线栅可以透过偏振方向垂直于线栅方向的光，反射偏振方向平行于线栅方向的光，当偏振方向与金属线栅平行的紫外光在导光板内传播时激发由紫外线激发发光材料组成的网点发光，被激发的光偏振方向垂直于金属线栅的偏振光通过金属线栅进入棱镜层，并以很小的角度出射，解决了薄型化的背光在导光板内传导时背光均一性的问题。
附图说明
图1为本发明实施例提供的导光板的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的导光板的第一网点结构的结构示意图。
图3为本发明实施例提供的导光板的第二网点结构的结构示意图。
图4为本发明实施例提供的导光板的第三网点结构的结构示意图。
图5为本发明实施例提供的导光板的第四网点结构的结构示意图。
图6为本发明实施例提供的导光板的金属线栅的结构示意图。
图7为本发明实施例提供的导光板内光线传播示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明提供一种导光板，具体参阅图1-图7。
随着LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示面板)显示技术的蓬勃发展，LCD技术目前已广泛的应用在日常生活的各个层面中，对液晶显示模组的薄型化、轻量化要求也逐步提高。现有的液晶显示模组一般采用液晶显示面板和背光模组的架构，不仅背光模组的组装工序复杂，而且难以实现液晶显示模组的轻型化和薄型化。因此，本发明提供一种导光板以解决上述问题。
参阅图1，为本发明实施例提供的导光板的结构示意图。
本发明提供的一种导光板，所述导光板沿第一方向Z依次层叠设置有：光源1、反射层2、第一导光层3以及第二导光层4；所述反射层2，用于反射所述光源1发出的光线，使得反射后的光线经所述第一导光层3和所述第二导光层4射出；所述第一导光层3内设置有紫外线激发发光材料31，所述第一导光层3用于对所述光源1发出的光线进行第一次折射；所述光源1采用紫外发光二极管，用于激发所述第一导光层3内的所述紫外线激发发光材料31发出可见光；所述第二导光层4内设置有金属线栅41，所述第二导光层4用于对所述第一导光层3射出的光线进行第二次折射。
首先，结合附图1可知，本发明提供的导光板为侧入式导光板，即所述光源1设置在整个导光板的一侧，不限于图中所示的左侧，也可以是右侧、前侧或是后侧；可以理解的是，所述光源1相对于所述导光板的设置位置即为光线射入所述第一导光层3内的起始位置。
进一步地，所述紫外线激发发光材料31只能在紫外线的激发下发出可见光，在无紫外线激发的情况下，只能发出不可见的光，因此，本发明提供的实施例中所述光源1采用紫外发光二极管，用于激发所述第一导光层3内的所述紫外线激发发光材料31发出可见光。
在一些实施例中，所述紫外线激发发光材料31呈网点状分布在所述第一导光层3的内端面，靠近所述反射层2一侧；所述紫外线激发发光材料31的结构包括：第一网点结构311、第二网点结构312、第三网点结构313以及第四网点结构314。
在一些实施例中，所述第一网点结构311、所述第二网点结构312、所述第三网点结构313以及所述第四网点结构314在所述导光板的第二方向X的正投影所占的面积相等；所述第一网点结构311、所述第二网点结构312、所述第三网点结构313以及所述第四网点结构314的形状或密度相异。所述第一网点结构311与所述第二网点结构312的形状相同，密度相异；所述第三网点结构313与所述第四网点结构314的密度相同，形状相异。
具体地，参阅图2，为本发明实施例提供的导光板第一网点结构的结构示意图。所述第一网点结构311由多个形状相同、大小相等的矩形组成，所述光源1发出的光线射入所述第一导光层3内，经所述第一网点结构311被激发，从而获取需要波段的可见光。
参阅图3，为本发明实施例提供的导光板第二网点结构的结构示意图。所述第二网点结构312同样由多个形状相同、大小相等的矩形组成，所述第二网点结构312与所述第一网点结构311不同的是，所述第一网点结构311上网点的密度大于所述第二网点结构312上网点的密度。所述光源1发出的光线射入所述第一导光层3内，经所述第二网点结构312被激发，从而获取需要波段的可见光。
参阅图4，为本发明实施例提供的导光板第三网点结构的结构示意图。所述第三网点结构313由多个形状相同、大小相等的圆形组成，所述光源1发出的光线射入所述第一导光层3内，经所述第三网点结构313被激发，从而获取需要波段的可见光。
参阅图5，为本发明实施例提供的导光板第四网点结构的结构示意图。所述第四网点结构314由多个形状相同、大小相等的圆形组成，所述第四网点结构314与所述第三网点结构313不同的是，所述第三网点结构313上网点的密度大于所述第四网点结构314上网点的密度。所述光源1发出的光线射入所述第一导光层3内，经所述第四网点结构314被激发，从而获取需要波段的可见光。
在一些实施例中，所述金属线栅设置在所述第二导光层4的内端面，靠近所述第一导光层3的一侧；所述第一导光层3沿所述第一方向Z的长度为第一长度H1，所述第二导光层4沿所述第一方向Z的长度为第二长度H2，所述第一长度H1大于所述第二长度H2。
在一些实施例中，所述金属线栅沿所述第二方向X平行且间隔排布，相邻的两条所述金属线栅之间具有一定的预设长度。
具体地，相邻的两条所述金属线栅之间的预设长度为第三长度H3，所述第三长度的范围为：4nm至18nm。参阅图6，为本发明实施例提供的导光板的金属线栅的结构示意图。所述金属线栅平行于第三方向Y。进一步地，上述所述的所有金属线栅均通过纳米压印及刻蚀工艺制作而成，通过纳米压印法形成，用于偏光，起到偏光片的作用；此外，所述金属线栅取代了偏光片，降低了液晶面板的厚度。所述金属线栅的材料采用铝、铜、铬中的至少一种，优选铝。进一步地，所述紫外线激发发光材料31的结构不限于矩形和圆形，还可以是椭圆形、三角形或多边形等其他形状。
在一些实施例中，所述第一导光层3的材料与所述第二导光层4的材料相异，所述第一导光层3采用玻璃基板，所述第二导光层4采用氮化硅、氧化硅或是氮氧化硅中的至少一种；所述反射层2采用金属材料制作，为Al(铝)反射层或Ag(银)反射层，可通过喷涂、涂布、电镀、沉积等工艺在所述第一导光层3的下表面形成所述反射层2，所述反射层2用以将自所述光源1出射的光线再次反射至所述第一导光板3内，以提高自所述第一导光板3背离所述反射层2一侧的出射光线的出射率，即其主要用于反射光线。
进一步地，所述第二导光层4背离所述第一导光层3一侧为棱镜，所述棱镜为三角形，可以是等腰三角形或是等边三角形；所述棱镜通过刻蚀或压印工艺在所述第二导光层4背离所述第一导光层3的一侧形成。
进一步地，所述第一导光层3的折射率n0小于所述第二导光层4的折射率n1。参阅图7，为本发明实施例提供的导光板内光线传播示意图。主要包括三条光路：第一光路P1、第二光路P2和第三光路P3；第一光线从第一光路P1射入所述第一导光层3内，与所述第一导光层3的上端面的法线之间形成第一入射角θ1，光线再经第一入射角θ1穿过所述第二导光层4内的所述金属线栅折射后变为第一折射角α1，最后所述第一光线再经所述第二导光层4的上端棱镜面再次折射后射出；第二光线从第二光路P2射入所述第一导光层3内的所述紫外激发发光材料31上，与所述紫外激发发光材料31法线之间的夹角形成第二入射角θ2，所述第二光线经所述紫外激发发光材料31反射至所述第一导光层3的上端面，在所述第二导光层4的非所述金属线栅处折射，与所述第二导光层4下端面的法线之间形成第二折射角α2，最后再经所述第二导光层4的上端平面射出；第三光路P3为所述第一光线或是所述第二光线在所述第一导光层3上端面反射的光线，所述第三入射角θ3为所述第三光线与所述第一导光层3上端面之间法线的夹角，再经所述第二导光层4折射后得到第三折射角α3，最后所述第三光线经所述第二导光层4上端棱镜面射出所述第二导光层4。
具体地，第二导光层4定义有一全反射临界角(δ)，所述全反射临界角是折射光与法线方向夹角(折射角)为90°时的入射角，所述法线方向垂直于第一导光层3的出光面(图7中第一导光层3的上表面)，δ＝acrsin(n1/n0)。
当所述光源1产生的入射光进入第一导光层3，到达棱镜结构网点间隙的第二导光层4时，如果第一入射角θ1<δ，则光线进入第二导光层4，然后射出，形成第一光路P2，如图7中的光路1；如果第一入射角θ1≥δ，由于n1＜n0，在第一导光层3与第二导光层4的界面处发生全反射，光线回到第一导光层3中，经所述反射层2镜面反射后到达所述金属线栅41，n1＞n0，发生折射，光线进入所述金属线栅41。
当所述光源1产生的入射光进入第一导光层3，到达所述金属线栅41时，n1＞n0，发生折射，光线进入所述金属线栅41。
当入射光经由第一导光层3进入所述金属线栅41时，由于n1＞n0，光线发生折射，第一折射角为α1＝acrsin((n0/n1)×sinθ1)；当α1≤(180-β)/2时通过棱镜结构的出射光可以进入第二导光层4然后射出，形成第二光学路径，如图7中的第二光路P2；当α1＞(180-β)/2时，β为棱镜顶角，通过棱镜结构的出射光会进入下一个棱镜结构，并通过第二个棱镜结构及所述反射层2的作用再次从第一导光层3向第二导光层4或所述金属线栅41入射，且入射角逐渐减小，直至入射至第二导光层4的入射角小于δ，或进入所述金属线栅41的第一折射角α1≤(180-β)/2，进入第二导光层4射出，形成第一光学路径，如图7中的第一光路P1。本实施例的导光板经由所述金属线栅41、所述反射层2、所述第一导光层3以及第二导光层4实现出光角度的调整，代替传统导光板中单独的扩散片、反射片和棱镜片，实现所述导光板的薄型化，提高背光均一性。由上述可知，第二入射角θ2、第二折射角α2与棱镜顶角β之间的关系，第三入射角θ3、第三折射角α3与棱镜顶角β之间的关系同理可得。
进一步地，所述第一方向Z、所述第二方向X以及所述第三方向Y两两相互垂直。
本发明还提供一种导光板的制作方法，包括如下步骤：步骤一，取一具有波导结构的导光板本体，即所述第一导光层3；步骤二，在波导结构表面上沉积光刻胶；步骤三，采用压印的方式在光刻胶上制备衍射金属栅线41掩膜；步骤四，以光刻胶为掩膜刻蚀后形成衍射所述金属线栅41；步骤五，在衍射所述金属线栅41上依次沉积有多层介质结构和金属层；步骤六，在所述金属层表面沉积光刻胶；步骤七，采用压印方式在光刻胶上制备所述金属线栅41掩膜；步骤八，以光刻胶为掩膜刻蚀后形成所述金属线栅41。
所述多层介质结构包括至少两层不同的介质层，其中第一介质层的折射率大于第二介质层的折射率，所述金属线栅41设于最上一层介质层的表面上；在步骤五中，沉积多层介质结构时具体步骤为，先沉积一层第一介质层，然后沉积一层第二介质层。
所述金属线栅41的栅线以及所述衍射光栅的栅线均为等间距排布。
本制作方法中，所述衍射光栅以及所述金属线栅41的制备均采用纳米压印技术，因为衍射光栅通过设计周期、方位角等参数控制光的定向投射实现多视点裸眼立体效果，所述金属线栅41通过设计周期、占空比等参数实现彩色滤光效果，两者的结构参数接近，因而可以采用共通的纳米压印技术制备，达到节省制程设备的目的。
本制作方法中，所述第一介质层可以由二氧化硅、氧化硅或氧化镁等材料制成；所述第二介质层可以由氮化硅、氧化钛或五氧化二钽等材料制成。其中折射率高低为相对概念，即所述第一介质层的折射率只要大于所述第二介质层的折射率即可；在此不做具体限定。
本发明还可以包括一种背光模组，所述背光模组采用上述所述的导光板，为侧入式背光模组。
因此，本发明提供的一种导光板的有益效果为：首先，本发明提供的导光板，所述第一导光层内设置有紫外线激发发光材料，所述光源采用紫外发光二极管，所述紫外发光二极管可以激发所述第一导光层内的所述紫外线激发发光材料发出可见光；进一步地，本发明提供的导光板，在所述第二导光层内设置有金属线栅，所述金属线栅可以透过偏振方向垂直于线栅方向的光，反射偏振方向平行于线栅方向的光，当偏振方向与金属线栅平行的紫外光在导光板内传播时激发由紫外线激发发光材料组成的网点发光，被激发的光偏振方向垂直于金属线栅的偏振光通过金属线栅进入棱镜层，并以很小的角度出射，解决了光线在导光板内传导时背光均一性的问题，也有利于实现导光板的薄型化。
以上对本发明实施例所提供的一种导光板进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例的技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种导光板，其特征在于，所述导光板沿第一方向依次层叠设置有：光源、反射层、第一导光层以及第二导光层；
所述反射层，用于反射所述光源发出的光线，使得反射后的光线经所述第一导光层和所述第二导光层射出；
所述第一导光层内设置有紫外线激发发光材料，所述第一导光层用于对所述光源发出的光线进行第一次折射；
所述光源采用紫外发光二极管，用于激发所述第一导光层内的所述紫外线激发发光材料发出可见光；
所述第二导光层内设置有金属线栅，所述第二导光层用于对所述第一导光层射出的光线进行第二次折射。
2.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述紫外线激发发光材料呈网点状分布在所述第一导光层的内端面，靠近所述反射层一侧。
3.根据权利要求2所述的导光板，其特征在于，所述紫外线激发发光材料的结构包括：第一网点结构、第二网点结构、第三网点结构以及第四网点结构。
4.根据权利要求3所述的导光板，其特征在于，所述第一网点结构、所述第二网点结构、所述第三网点结构以及所述第四网点结构在所述导光板的第二方向的正投影所占的面积相等；所述第一网点结构、所述第二网点结构、所述第三网点结构以及所述第四网点结构的形状或密度相异。
5.根据权利要求4所述的导光板，其特征在于，所述第一网点结构与所述第二网点结构的形状相同，密度相异；所述第三网点结构与所述第四网点结构的密度相同，形状相异。
6.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述金属线栅设置在所述第二导光层的内端面，靠近所述第一导光层的一侧；所述第一导光层沿所述第一方向的长度为第一长度H1，所述第二导光层沿所述第一方向的长度为第二长度H2，所述第一长度H1大于所述第二长度H2。
7.根据权利要求6所述的导光板，其特征在于，所述金属线栅沿所述第二方向平行且间隔排布，相邻的两条所述金属线栅之间具有一定的预设长度。
8.根据权利要求7所述的导光板，其特征在于，相邻的两条所述金属线栅之间的预设长度为第三长度H3，所述第三长度的范围为：4nm至18nm。
9.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述第一导光层的材料与所述第二导光层的材料相异，所述第一导光层采用玻璃基板，所述第二导光层采用氮化硅、氧化硅或是氮氧化硅中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述第一导光层的折射率小于所述第二导光层的折射率。
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